未来的深部硬岩开采

加拿大矿业最重要的问题不是现有企业的经营费，而是未来工程项目的资金来源。未来深部开采将用效率非常高的、可严格控制的采矿方法。矿山的主要特征是掘进巷道断面较小，岩层支护更加有效，爆破技术非常精确，物料运搬系统高效、可靠；设备尺寸将越业越小，设计得效率高、维护量少。溜井损坏已逐渐被人们接受，其结果是溜井的重新掘进和定位变得很普遍。     

深部硬岩开采岩爆倾向性的模糊聚类分析

将模糊聚类分析应用于深部硬岩岩爆倾向性预测,分析模型构建的原理、实现方法及应用效果,实现岩爆的分类预测,并从有限的岩爆实例样本中挖掘有用信息,进而对岩爆倾向性进行较精细划分,分析结果表明可靠性良好,可为制定合理、有效的防治措施提供指导。     

基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望

深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保...     

深井开采的岩石力学研究及工程应用

综合分析了深井开采岩石力学性质和地压显现的特点,在此基础上提出了适宜于深井开采的弹塑性理论本构模型,并应用于冬瓜山深井开采场结构参数的数值优选,运用正交试验原理设计计算模型,并采用屈服函数作为复杂应力条件下的岩体破坏判据,数值分析的结果给冬瓜山深井开采采场稳定性的预测和控制提供了科学依据。     

深部岩体力学与开采理论研究进展

随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭,深部矿产资源开采已然趋于常态。然而,由于深部岩体典型的"三高"赋存环境的本真属性及资源开采"强扰动"和"强时效"的附加属性,导致深部高能级、大体量的工程灾害频发,机理不清,难以预测和有效控制,传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。国家"十三五"重点研发计划"深部岩体力学与开采理论"针对上述难题进行了系统研究,本文详细总结了项目研究进展,包括:①初步形成了原位保真取芯、保真移位、保真测试的技术体系并开展不同深度原位恢复物理力学试验;②系统探索了扰动条件下不同赋存深度岩体原位长期力学行为,构建了不同赋存应力环境的岩石动态本构模型;③提出了适用于复杂地质条件下深部非线性岩体平均应力与变形模量的关系式,开发了批数据处理网络算法反演深部地应力场,系统研究了岩石破坏过程中的能量积聚、能量耗散特性;④提出了"强扰动"和"强时效"特征的判定依据,探索了深部开采强扰动应力路径下煤体损伤规律及非连续支承压力理论,研究了深部开采强扰动煤体损伤破裂、能量演化及渗透特性;⑤建立了岩体介质复杂孔隙结构的三维可视化模型,实现了裂纹动态扩展过程中应力场的可视化,研发了可视化物理模型的三维应力场的冻结实验装置;⑥开展了深部硬岩矩形隧洞围岩板裂破坏的试验模拟,提出了深部近采场区域应力平稳释放理论与方法,研发并应用了深部硬岩高应力诱导与爆破耦合的破岩方法与技术;⑦概括了深部硬岩强卸荷下3种灾害模式的破裂孕育分异演化机制,提出了基于物质点原理描述岩体连续-非连续计算分析新方法,创新了硐室稳定的裂化-抑制支护方法;⑧分析了深部煤炭安全绿色开采的主要影响因素,初步构建了"高保低损"型深部煤炭安全绿色开采新模式;⑨建立了深部地下开采空间模型及生产计划动态优化模型,提出了深部掘进工作面卸荷技术、深部高应力矿柱一体化卸压控制对策以及深部卸压帷幕应力隔断技术。基于以上内容,初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系,以期为未来中国深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。     

地下硬岩矿山数据库

介绍了地下矿山数据库的作用以及地下矿山数据库的结构形式及其在地下矿山的应用。     

大型深埋硬岩矿床岩爆监测系统方案研究

根据冬瓜山矿床地质构造特征和深井开采条件，总结出开拓井巷岩爆发生的位置特征，采用数值计算方法预测了采场围岩岩爆危险区。指出该矿床岩层构造和岩性分布简单、原岩应力场较均匀、采掘工程引起的岩爆范围大、位置分散。提出了以微震监测系统和短周期地震波监测系统为主，以电阻率监测、电磁波监测和现场施工观察为辅的岩爆监测系统方案。     

玲珑金矿深部开采岩爆分析

在金属矿山的深部开采过程中,岩爆的问题时有发生,现阶段对于岩爆问题的致灾原因分析主要集中在高地应力的领域,具有一定的局限性。通过引入能量指标以及冲击危险性应力指标,将岩石自身性质以及岩体所处应力状态等指标引入,丰富了岩爆研究的参数。借助FLAC3D数值分析手段,对玲珑金矿未来深部开采过程中可能面临的岩爆问题进行模拟研究,,初步确定了玲珑金矿岩爆的危险性指数以及岩爆释放能量的大小,明确了岩爆的发生范围,并与现场的实地情况进行对比,较好地吻合了现场的实际情况,这也为玲珑金矿的安全生产、下一步的回采工作及岩爆的安全控制提供了依据。     

深部开采巷道围岩稳定性监测及分析

随着三山岛金矿开采深度不断增加,地应力增大、地温升高、涌水量和净水压力增大,巷道围岩的变形破坏日益严重,冒顶和片帮等突发工程事故发生几率增加,作业环境恶化和生产成本急剧增加等一系列问题突出。为了及时掌握深部巷道围岩的稳定性,在-555 m水平巷道布置3个断面收敛计、2个多点位移计、4个钻孔应力计,分别对巷道的表面位移、深部位移、围岩压力进行监测。通过采集和分析监测数据,及时准确地对巷道的围岩稳定性做出评价,为矿山的安全高效生产提供科学指导。     

金川二矿区深部开采面临的问题及对策

金川二矿区随关开采深度逐渐加深，地应力呈线性增大，面临着诸如巷道，采场稳定性及生产效率低，成本高等突出问题，作者提出，为安全，高效地开采金川二矿区深部矿段，应加大技术创新力度，统筹规划开拓工程和开采顺序，使各开采盘区均衡下降，改善围岩受力特性，提高锚杆支护系统的强度。     

深井硬岩矿山采场结构参数优化的数值模拟研究

本文利用有限元数值分析软件对深井硬岩矿山采场高度为80m,跨度分别为15m、20m、25m、30m四种工况下的采场稳定性进行了优化数值模拟研究,定量地计算和分析不同跨度下采场围岩的应力、位移和拉应力区的分布状况,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究结果表明:在深井硬岩矿山中,当采场高度为80m,采场跨度为20m时,采场围岩的受力状态与整体稳定性较好。研究结果给深井硬岩矿山采场设计提供了新的思路和方法。     

深部破碎硬岩采动压力分布规律与控制方法研究

为研究深部破碎硬岩采动压力分布规律,以弓长岭井下铁矿为工程背景,采用收敛监测的方法,对3个不同采深的采场进行采动压力监测。监测结果表明:弓长岭井下铁矿采动压力变化呈波动趋势,最大采动压力出现在采空区边界8 m左右的位置;采动压力的峰值在空区边界上盘方向3 m到下盘方向10 m左右的范围内;沿矿体走向方向,采动压力的影响范围超过11.5 m,距回采工作面8.5～11.5 m范围内存在较大采动压力;采空区旁侧采动压力辅助监测得到采动压力峰值距采空区边界6.2～9.3 m的范围内,验证了最大采动压力出现在采空区边界8 m左右的结果。在此基础上,提出了锚网喷浆联合支护方案,预计该方案能够很好地解决弓长岭井下铁矿深部矿岩采动压力显现问题,达到预期的支护效果。     

深井开采岩体破坏机理吸工程控制方法综述

深井开采在我国今后矿山开采中所占的比例将逐步加大,其岩石力学和地压活动规律的研究对深井矿山的建设具有重要意义。本文简要介绍了深井井岩石力学与地压显现的特点,以及国内外在深井开采岩体破坏机理和工程控制方法方面的主要研究成果。     

三山岛金矿深井采矿卸压孔卸压数值模拟分析

三山岛金矿深井开采岩爆问题突出,为了保障作业面安全,提出了卸压孔卸压方案,建立了三维数学模型对卸压效果进行了分析,并通过三山岛金矿深部-780 m采场进行了实施。应力测试结果表明,卸压孔可以有效形成一定范围的降压区,降低了岩爆发生几率。     

深部巷道底鼓对围岩稳定性的影响

结合新汶矿务局孙村矿深部破碎围岩开拓巷道实际,在对巷道底鼓机理研究的基础上,利用有限差分软件FLAC2D对底板加固前后顶底板移近量、围岩塑性区、拉应力区发展状况进行了数值模拟和分析。现场观测结果表明,对于深部工程软岩支护问题,在控制顶板和两帮的同时,更需要注重底板的加固,这样才能保证深部巷道围岩整体的稳定性。     

岩石力学在采矿工程中的研究现状和趋势

从力学分支和学科联合的角度介绍了岩石力学在采矿工程中应用情况,并针对目前采矿工程中各个具体研究领域中涉及到的岩石力学理论和手段做了分析,最后指出了岩石力学在采矿工程应用中的发展趋势。